生物多樣性第五章外來物種對生物多樣性的影響課件

第五章

外來物種對生物多樣性的影響土著種（nativespecies,indigenousspecies）：是指出現(xiàn)在自然傳播范圍內(nèi)的物種。外來種（alienspecies,exoticspecies,introducedspecies,non-nativespecies,non-indigenousspecies）：是指通過人為傳播而出現(xiàn)在自然分布區(qū)以外的物種。歸化種（naturalizedspecies）：是指不依賴直接的人為干預(yù)而能持續(xù)繁殖并維持種群超過一個(gè)生命周期的外來物種。它們常常只是建立自然種群，不一定形成入侵。外來入侵種（alieninvasivespecies）：當(dāng)外來物種在引入地不但能存活、定居，而且繁殖、發(fā)展出龐大的種群，并對新分布區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能構(gòu)成嚴(yán)重危害時(shí)，外來種即演變?yōu)橥鈦砣肭址N。早在我國漢朝時(shí)期，公元前126年，張騫出使西域，從中亞國家?guī)Щ亓似咸眩╒itisvinifera）、苜蓿（Medicagosativa）、安石榴（Punicagranatum）、紅花（Carthamustinctorius）等經(jīng)濟(jì)植物種子，并在西北地區(qū)渭河流域開始種植。今天，除了葡萄，其余物種已經(jīng)逸為野生種。張騫出使西域葡萄（Vitisvinifera）苜蓿（Medicagosativa）安石榴（Punicagranatum）紅花（Carthamustinctorius）原產(chǎn)南美洲的鳳眼蓮（Eichorniacrassipes）又稱水葫蘆，大約在1901年作為飼料植物引入我國，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后來廣泛擴(kuò)散至熱帶和亞熱帶地區(qū)。1944年，僅昆明滇池水面就有10km2的鳳眼蓮。1999年冬天，上海黃浦江和蘇州河上鳳眼蓮順流而下，長達(dá)30km，阻塞河道，影響通航。鳳眼蓮（Eichorniacrassipes）又稱水葫蘆滇池水面就有10km2的鳳眼蓮上海黃浦江外來物種具有兩方面的性質(zhì)。一方面，當(dāng)外來物種作為栽培作物、家禽和家畜引進(jìn)時(shí)，豐富了一個(gè)國家或地區(qū)的作物和家養(yǎng)動(dòng)物的物種和遺傳多樣性，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要措施；另一方面，當(dāng)外來物種廣泛擴(kuò)散、大量繁殖并對一個(gè)國家或地區(qū)的生態(tài)安全和土著物種構(gòu)成威脅時(shí)，則可以嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)的健康發(fā)展。例如，在一些島嶼上引入貓（Feliscattus）和豬（Susscrofa）等外來物種導(dǎo)致了一些土著物種的滅絕。在美國列出的958種受威脅和瀕危物種之中，大約400種是受到外來物種的競爭和捕食而處于危險(xiǎn)境地。在南非的Fynbos地區(qū)，外來生物入侵已經(jīng)導(dǎo)致大約80％的土著種成為受威脅物種。1外來生物的現(xiàn)狀1.1全球外來生物概況全球現(xiàn)有大約60億人口，每天有大量人員在國家和洲際之間旅行，與人類活動(dòng)相關(guān)的國際貿(mào)易和國際物流十分活躍。國家之間、洲際之間動(dòng)植物和微生物的有意或無意傳播與擴(kuò)散已經(jīng)成為不可避免的事情，盡管各國都不同程度地制定了動(dòng)植物檢疫檢驗(yàn)措施，外來生物在世界上已經(jīng)是普遍存在的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國、英國、澳大利亞、南非、印度、巴西6國的外來生物合計(jì)達(dá)12萬種。其中各國有意識引進(jìn)的外來生物在2000－50000種之間；各國外來生物占本國生物種類總數(shù)的百分比依次為：英國53％，印度19％，南非7％，美國6％，澳大利亞3％，巴西1％。通過美國、英國、澳大利亞、南非、印度、巴西6國外來生物種類概況，可以了解全球外來生物的基本狀況。國家科目生物類群植物哺乳動(dòng)物鳥類兩棲爬行淡水魚類節(jié)肢動(dòng)物美國物種總數(shù)42000346650247938650000外來種數(shù)250002097531384500英國物種總數(shù)2751554452805424700外來種數(shù)26000174748121700澳大利亞物種總數(shù)2000029685070021685920外來種數(shù)195220702029150南非物種總數(shù)240002477253942208600外來種數(shù)87501682420—印度物種總數(shù)450003161221741254654430外來種數(shù)18000304—3001100巴西物種總數(shù)5500042816359853000外來種數(shù)11605253—76—依據(jù)上述6國外來生物數(shù)量推斷，估計(jì)全球不同生態(tài)系統(tǒng)中生存的外來生物大約有48萬種（Pimentel等，2001）。澳大利亞是一個(gè)島狀大陸，18世紀(jì)以來引進(jìn)了大量外來物種，其中包括許多作為有用物種有意引進(jìn)的動(dòng)物和植物。如今這些物種之中許多已經(jīng)成為危害農(nóng)業(yè)和自然保護(hù)的有害物種。在被澳大利亞宣布為有害雜草的220種外來植物中，46％是作為有用物種有意引進(jìn)，31％是作為觀賞植物有意引進(jìn)。澳大利亞還引進(jìn)了許多脊椎動(dòng)物，如兔子、野馬、野豬、狐貍等，最初是為了滿足農(nóng)業(yè)、狩獵等活動(dòng)的需要。現(xiàn)在已經(jīng)對本土植物和動(dòng)物區(qū)系產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響，對農(nóng)業(yè)和生物多樣性保護(hù)不利。野馬野豬野豬狐貍在海洋物種入侵方面，外來物種主要通過輪船壓艙水的攜帶而進(jìn)入全新的海域，被引入生物類群主要包括藻類和小型底棲生物。1.2中國的外來生物狀況1.2.1外來雜草 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國先后引進(jìn)外來植物約2000種，其中許多已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活的物質(zhì)資料，帶來了巨大經(jīng)濟(jì)效益；與此同時(shí)，外來植物也對我國的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境帶來巨大危害。目前有76屬，108種外來草本植物已經(jīng)被確認(rèn)為外來雜草。其中廣泛分布的惡性雜草包括：水花生（Alternantheraphiloxeroides）豚草（Ambrosiaartemisiifolia）飛機(jī)草（Eupatoriumodoratum）紫莖澤蘭（Eupatoriumadenophorum）鳳眼蓮（Eichorniacrassipes）微甘菊（Mikaniamicrinata）等。水花生（Alternantheraphiloxeroides）豚草（Ambrosiaartemisiifolia）飛機(jī)草（Eupatoriumodoratum）紫莖澤蘭（Eupatoriumadenophorum）鳳眼蓮（Eichorniacrassipes）又稱水葫蘆微甘菊（Mikaniamicrinata）目前發(fā)生在我國的108種外來雜草中，有63種當(dāng)初是作為有用植物引進(jìn)的，占外來物種的58％。外來雜草傳入我國的歷史可以分為3個(gè)階段：古代（19世紀(jì)以前）傳入的雜草有13種，占12.0％；近代（19世紀(jì)）傳入21種，占19.4％；現(xiàn)代（20世紀(jì)以來）傳入61種，占56.4%。另外有13種雜草傳入年代不祥。從古至今，隨著人類國際交往逐漸頻繁，外來雜草傳入數(shù)量呈現(xiàn)顯著上升趨勢。據(jù)調(diào)查，北京地區(qū)有外來入侵植物91種，其中66種來自世界各地，25種來自國內(nèi)其他地區(qū)。上海是我國最大的水、陸、空交通和貿(mào)易口岸，也是外來植物區(qū)系十分豐富的城市。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海有被子植物890種，其中廣義的外來植物有511種，其比例高達(dá)57.4％。香港早在19世紀(jì)中葉就有外來植物入侵的記錄，現(xiàn)在外來和懷疑為外來的植物已經(jīng)多達(dá)238種。許多外來雜草具有先鋒植物的特征，首先侵入裸地、撂荒地、輪歇耕地、農(nóng)田、果園、林間空地、路旁空地、村落空地等場所，繁殖迅速，通常形成單優(yōu)勢種群，侵占土著物種的生境，減少了動(dòng)植物的多樣性。村落空地干涸的河道林間空地路旁空地島嶼1.2.2外來昆蟲和動(dòng)物目前在我國危害嚴(yán)重的外來昆蟲和動(dòng)物主要有：美國白蛾（Hyphantriacunea）松突圓蚧（Hemiberlesiapitysophila）濕地松粉蚧（Oracellaacuta）美國白蛾（Hyphantriacunea）松突圓蚧（Hemiberlesiapitysophila）濕地松粉蚧（Oracellaacuta）美洲斑潛蠅（Liriomyzasativae）稻水象（Lissorhoptrusoryzophilus）美洲大蠊（Periplanetaamericana）蘋果綿蚜（Eriosomalanigerum）美洲斑潛蠅（Liriomyzasativae）稻水象（Lissorhoptrusoryzophilus）美洲大蠊（Periplanetaamericana）蘋果綿蚜（Eriosomalanigerum）褐家鼠（Rattusnorvegicus）非洲大蝸牛（Achatinafulica）麥穗魚（Pseudorasboraparva）松材線蟲（Bursaphelenchusxylophilus）等。褐家鼠（Rattusnorvegicus）非洲大蝸牛（Achatinafulica）麥穗魚（Pseudorasboraparva）松材線蟲（Bursaphelenchusxylophilus）美國白蛾原產(chǎn)北美洲，廣泛分布于美國北部、加拿大南部和墨西哥，其幼蟲取食多種木本和草本植物，是世界性檢疫害蟲。20世紀(jì)40年代末通過人類活動(dòng)和運(yùn)載工具傳至歐洲和亞洲。1979年在我國遼寧省丹東市首次發(fā)現(xiàn)，之后傳播至大連、秦皇島、北戴河、天津、煙臺、威海、上海、西安等地。松材線蟲以松樹為寄主，通過媒介昆蟲松墨天牛（MonochamusalternatusHope）而擴(kuò)散傳播，是導(dǎo)致松樹死亡的一種毀滅性病害。松材線蟲原產(chǎn)北美洲，目前在墨西哥、日本、中國、韓國、希臘、葡萄牙均已發(fā)現(xiàn)。其中以日本受害最為嚴(yán)重，給日本林業(yè)帶來巨大損失。墨天牛（MonochamusalternatusHope）松材線蟲于20世紀(jì)70年代傳入香港，1982年在南京中山陵日本黑松（Pinusthunbergii）上發(fā)現(xiàn)松材線蟲病，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)散到山東至四川一線以東廣大地區(qū)。該病在我國的擴(kuò)散形式呈跳躍式，已經(jīng)對我國的3300萬hm2松林和森林景觀構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2001年該病在我國發(fā)生面積已超過7.24萬hm2，松樹枯死1500多萬株，給我國的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)帶來巨大損失。松突圓蚧原產(chǎn)日本和我國臺灣省，20世紀(jì)70年代后期傳入大陸，首次在廣東省惠東縣和寶安縣發(fā)現(xiàn)，對馬尾松林造成嚴(yán)重危害。1983年受害11萬hm2，1990年受害72萬hm2，其中13萬hm2馬尾松林已經(jīng)死亡。1989年從日本引進(jìn)寄生天敵東氏花角蚜小蜂（Coccobiusazumai），減緩了危害。美洲斑潛蠅于1994年在我國發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)散至全國除西藏以外的各個(gè)省區(qū)。1.2.3外來海洋生物目前為止，我國已經(jīng)從國外引進(jìn)魚類10種，蝦類2種，貝類9種，棘皮動(dòng)物1種，藻類4種，進(jìn)行海水養(yǎng)殖。隨著海洋水族館的發(fā)展，引進(jìn)了數(shù)百種觀賞性海洋生物，包括魚、蝦、貝、藻類及哺乳動(dòng)物。我國已建成海洋水族館6個(gè)，引進(jìn)了海豹、海獅、南極企鵝等大型海洋動(dòng)物。水族館在科普方面發(fā)揮了重要作用。但是，若對這些外來生物管理不當(dāng)，可能對我國土著海洋生物帶來不可預(yù)知的不良影響，國外在這方面已有教訓(xùn)。法國的水族館從亞得里亞海引進(jìn)綠藻（Caulerpataxifolia），后來這種綠藻將其孢子釋放到當(dāng)?shù)睾Ｑ笾?，形成?yōu)勢種群，使土著海洋植物大規(guī)模消亡。幾年前，中國的一些水族館和海底世界從巴西引進(jìn)了食人魚。該魚原產(chǎn)于亞馬遜河流域，是一種危險(xiǎn)性魚類。我國政府和社會(huì)各界廣泛關(guān)注，引進(jìn)活動(dòng)已經(jīng)受到嚴(yán)格控制。此外，航運(yùn)業(yè)中，船體附著和壓艙水排放無意中帶入了上百種外來海洋生物。食人魚食人魚2外來生物的產(chǎn)生及其原因外來物種可以被有意引進(jìn)或無意引進(jìn)。有意引進(jìn)是指為了滿足農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)等生產(chǎn)活動(dòng)需要而開展的物種引入行為。無意引進(jìn)是指通過貿(mào)易、商業(yè)、旅游等活動(dòng)經(jīng)過國際運(yùn)輸途徑無意識引入外來物種的行為。在外來物種之中，大多數(shù)植物和脊椎動(dòng)物是有意引進(jìn)的，而大多數(shù)無脊椎動(dòng)物和微生物是無意引進(jìn)的。大多數(shù)雜草的種子是無意引進(jìn)的。在有意引進(jìn)的作物體系中，許多物種在新的環(huán)境下已經(jīng)演變?yōu)橛泻﹄s草。外來植物的引入途徑：（1）作為有用植物有意引進(jìn)大多數(shù)外來植物是作為有用植物引進(jìn)的。作為牧草和飼料引進(jìn)的有白車軸草、紫苜蓿、黑麥、歐麥草等；作為觀賞植物引進(jìn)的有紫茉莉、月見草、圓葉牽牛、紅花酢醬草、鳳仙花等；紫苜蓿黑麥紫茉莉月見草圓葉牽牛鳳仙花作為經(jīng)濟(jì)植物引進(jìn)的有大麻、蕎麥、芝麻菜、蓖麻、菊芋等；作為藥用植物引進(jìn)的有羊蹄、麥藍(lán)菜；作為蔬菜植物引進(jìn)的有莧、芫荽、茴香等；大麻蕎麥蓖麻菊芋莧芫荽茴香作為草坪植物引進(jìn)的有野牛草、多花黑麥草等；作為綠化樹種引進(jìn)的有洋槐、紫穗槐、火炬樹等；作為水族館植物引進(jìn)的有水盾草等。野牛草洋槐水盾草（2）伴隨農(nóng)產(chǎn)品和貨物的國際貿(mào)易無意引入假高粱、反枝莧、皺果莧、刺莧、北美莧、毒麥等是在進(jìn)口糧食時(shí)夾帶引入；刺蒼耳、意大利蒼耳是進(jìn)口畜產(chǎn)品時(shí)伴隨帶入；牛膝菊等是黏附于旅行者的行李帶入。假高粱刺蒼耳牛膝菊（3）伴隨植物引種無意引進(jìn)草胡椒、小葉冷水花、喜旱蓮子草、齒葉大戟、斑地錦等是伴隨園林植物引種帶入的；紅花水莧、節(jié)節(jié)菜、丁香蓼、草龍、雀麥等是通過作物種子交流帶入的；草胡椒節(jié)節(jié)菜（4）隨交通工具無意引進(jìn)豚草、三裂葉豚草、小蓬草、一年蓬等可能是伴隨人類的交通工具帶入。豚草（5）隨船舶壓艙水和船體附著無意引進(jìn)海洋生物的入侵一直與人類的航海歷史相關(guān)。船舶運(yùn)輸占世界貿(mào)易運(yùn)輸總量的80％以上，每年裝載的壓艙水高達(dá)120億噸，可以攜帶眾多的生物種類。目前大約有10000種生物通過船舶的壓艙水在不同的生物地理區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)了傳播。澳大利亞已經(jīng)發(fā)現(xiàn)252種來歷不明的外來海洋生物；新西蘭已經(jīng)鑒定出159種外來海洋生物；美國舊金山海灣已經(jīng)發(fā)現(xiàn)212種外來海洋生物；夏威夷的珍珠港已經(jīng)發(fā)現(xiàn)91種外來海洋生物。對美國、澳大利亞、新西蘭6個(gè)港口歷史資料的分析表明，每隔32至85個(gè)星期就有1種海洋生物在這些港口定居。通過船舶航運(yùn)傳播的主要外來有害生物外來生物原產(chǎn)地傳入地首次發(fā)現(xiàn)時(shí)間斑紋貽貝Dreissenapolymorpha歐洲北美五大湖20世紀(jì)80年代北太平洋海星Asteriasamurensis日本和阿拉斯加澳大利亞塔斯曼海域1986年亞洲蛤Potamocorbulaamurensis亞洲美國舊金山海灣20世紀(jì)80年代北美櫛水母Mnemiopsisleidyi美國東海岸歐洲黑海20世紀(jì)70年代中華絨螯蟹Eriocheirsinensis中國美國舊金山海灣1992年日本甲藻Gymnodiumcatenatum日本澳大利亞塔斯曼海域1984年北太平洋褐藻Undariapinnatifida北太平洋澳大利亞塔斯曼海域1987年中華絨螯蟹3外來生物的重要意義（1）許多外來生物對人類的生產(chǎn)和生活十分重要有益的外來生物如玉米（Zeamays）、小麥（Triticumaestivum）、水稻（Oryzasativa）、家雞（Gallusspp.）、水牛（Bostaurus）等提供了世界上98％以上的食物供應(yīng)，每年的總價(jià)值約為5萬億美元。（2）外來生物的引種馴化促進(jìn)了農(nóng)業(yè)、林業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展一百多年前在美洲亞馬遜熱帶雨林中默默無聞的巴西橡膠（Heveabrasiliensis），如今一躍成為世界性經(jīng)濟(jì)樹木和重要戰(zhàn)略物資，極大地推進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。通過引種，巴西橡膠的品種和特性在引入地得到充分發(fā)揮。現(xiàn)在，巴西橡膠在東南亞的產(chǎn)量已經(jīng)占到全球的90％，而原產(chǎn)地巴西還不到1％。巴西橡膠巴西橡膠獼猴桃（Actinidiachinensis）原產(chǎn)中國，引入新西蘭后，其產(chǎn)量為世界第一。美國是一個(gè)作物、蔬菜、水果資源貧乏的國家，其現(xiàn)代農(nóng)業(yè)主要建立在外來植物引種基礎(chǔ)之上，作為美國的三大作物，小麥、玉米、大豆的原產(chǎn)地分別是中亞、熱帶美洲、中國。獼猴桃4外來生物的危害4.1外來雜草造成的經(jīng)濟(jì)損失美國牧場中45％的雜草是外來物種。雜草造成的作物產(chǎn)量損失大約為每年330億美元，其中由外來雜草導(dǎo)致的損失為279億美元；英國耕地和庭院中43％的雜草是外來物種。雜草對農(nóng)業(yè)造成的損失大約為每年320億美元，其中由外來雜草導(dǎo)致的損失大約為14億美元；澳大利亞耕地中60％的雜草是外來物種。外來雜草造成的農(nóng)業(yè)損失大約為每年24億美元。其中，從亞洲引入的黑莓（Rubusproceus）造成的損失為每年7700萬美元。南非耕地中67％的雜草是外來物種。外來雜草對作物造成的損失大約為每年15億美元，其中以來自中美洲的馬纓丹（Lantanacamara）和仙人掌（Opuntiaficusindica）危害最嚴(yán)重。馬纓丹印度耕地中大約42％的雜草是外來物種。這些外來雜草對作物造成的損失大約為每年378億美元。其中馬纓丹是危害最嚴(yán)重的物種，每年造成9.24億美元的損失。巴西耕地中75％的雜草是外來物種。這些外來物種對作物造成的損失大約為每年170億美元。紫莖澤蘭為菊科多年生草本植物，原產(chǎn)墨西哥，目前在我國已經(jīng)成為危害性最大的外來雜草，廣泛分布于云南、西藏、四川、貴州、湖南、廣西等省區(qū)，并以每年大約60km的速度向北擴(kuò)展，還有向長江以南大部入侵的可能性。該物種容易侵入農(nóng)田、草地、森林，競爭力極強(qiáng)，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)厣锶郝浣Y(jié)構(gòu)。其植株含有毒素，草食動(dòng)物誤食后易中毒；其帶纖毛的種子和花粉容易引起馬屬動(dòng)物的哮喘病。在四川省，紫莖澤蘭入侵天然草場3年后蓋度達(dá)85－95％，而牧草蓋度減少70－79％，導(dǎo)致天然草場失去放牧價(jià)值。受該物種危害，1984至1996年間攀枝花市羊存欄量下降了20％。紫莖澤蘭4.2外來脊椎動(dòng)物造成的經(jīng)濟(jì)損失歐洲野兔（Passerdomestica）在英國和澳大利亞的種群十分豐富，已經(jīng)對兩國的農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)構(gòu)成危害。歐洲野兔在英國的分布密度已經(jīng)達(dá)到30只/公頃，它們導(dǎo)致英國的小麥產(chǎn)量下降了5－8％，家畜飼料產(chǎn)量下降了20％，由此給英國農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)造成的損失達(dá)到12億美元。在澳大利亞，歐洲野兔給畜牧業(yè)造成的損失為每年9000萬至1億美元，給農(nóng)業(yè)造成的損失為每年2億美元。歐洲野兔4.3外來軟體動(dòng)物的危害已知有大約88種軟體動(dòng)物通過不同途徑傳入美國，并在其水生生態(tài)系統(tǒng)中定居下來。亞洲蛤目前在美國舊金山海灣的種群密度高于1萬只/平方米，已經(jīng)導(dǎo)致該地漁業(yè)的崩潰。來自歐洲的斑紋貽貝通過船舶壓艙水傳入北美，是危害最嚴(yán)重的外來物種。1995年首次在北美五大湖（TheGreatLakes）地區(qū)發(fā)現(xiàn)，之后很快擴(kuò)散至美國東部水生生態(tài)系統(tǒng)，并繼續(xù)入侵淡水生境。其種群密度高達(dá)70萬只/平方米，大大減少了土著物種的食物和氧氣供應(yīng)，將蛤類、蝸牛等土著軟體動(dòng)物覆蓋，還能阻塞發(fā)電廠的進(jìn)水管和過濾網(wǎng)。斑紋貽貝4.4外來生物對人類健康的危害在豚草發(fā)生地，空氣中漂浮大量豚草花粉，可引起過敏者發(fā)生哮喘、眼耳鼻奇癢、打噴嚏、流眼淚等“枯草熱”病癥。1991年秘魯爆發(fā)流行性霍亂。據(jù)生物型和血清型分析，此次霍亂由亞洲霍亂弧菌引起，而亞洲霍亂弧菌是通過壓艙水從亞洲引入。據(jù)澳大利亞檢驗(yàn)局報(bào)告，20世紀(jì)8